大型集装箱船舱口角隅高低周复合疲劳寿命预报方法研究

大型集装箱船遭遇高海况时,舱口角隅处应力水平可能接近甚至超过材料屈服极限,因此循环极端载荷作用下的舱口角隅疲劳损伤可视为高低周复合疲劳问题。本文采用一种高低周复合疲劳寿命预报模型对某大型集装箱船的舱口角隅进行疲劳寿命预报。首先建立全船有限元模型和水动力模型,给出不同浪向角及波浪频率下舱口角隅节点的热点应力传递函数,然后采用北大西洋波浪散布图得到节点的应力范围,对其中超过80%屈服应力的海况,通过Neuber公式求出角隅节点的弹塑性循环应力应变幅,最后采用复合疲劳模型计算得到舱口角隅的高低周复合疲劳寿命。与采用谱分析方法预报的疲劳寿命进行对比后的结果显示,高海况导致舱口角隅发生的低周疲劳损伤不可忽略,应采用高低周复合疲劳评估方法对其进行寿命预报。本文工作可为船体结构疲劳寿命的准确预报提供参考。

舱口角隅处网格划分方法研究

提出针对舱口角隅处网格的自动有限元精细划分方法,粗细网格使用过渡单元平滑过渡,自动创建规范要求的几种导角和开孔,并对部分筋单元进行板元化。

大开口船舱口角隅应力集中问题研究

建立了大开口船舶舱口角隅应力集中有限元计算模型 ,讨论了 4种应力释放孔孔形以及无应力释放孔时舱口角隅处的应力分布情况 ,并讨论了加加厚板后的应力分布情况。从实用角度分析了应力释放孔和加加厚板的效果 ,为解决大开口船舶舱口角隅处应力集中问题提供了计算依据。

集装箱船舱口角隅应力集中系数的有限元分析的精度

集装箱船舱口角隅的应力集中是船舶结构强度的一个重要问题。随着有限元技术的发展 ,目前舱口角隅的应力集中系数大都可以通过有限元计算直接获得。由于有限元分析过程中存在着大量不确定性 ,通过控制其有限元分析各个步骤的质量来保证有限元分析的精度 ,已经成为一个重要的研究方向。本文利用现有有限元分析软件 ( ABAQUS) ,通过对不同模型简化方法的讨论 ,给出了正确计算舱口角隅结构应力集中系数的模型简化方法 ,并在此基础上讨论了网格尺度对应力集中系数的影响。

船舶舱口角隅处有限元细化网格分析

利用MSCPatran和MSCNastran对某船舶舱口角隅处进行结构强度有限元细化分析.结果表明,细化分析的结果要远大于一般船体结构强度分析的结果.

基于过渡边的细化算法及其在舱口角隅处的应用

为了获得更精确的分析结果,在集装箱船舱口角隅应力集中的区域,采用添加过渡单元的方法对原有的粗网格进行细化,然后对局部模型再次进行有限元分析。以此提出一种自动的有限元精细划分的算法。介绍构造过渡单元的方法,并根据计算出的迭代次数,得到细网格后进行分析。最后的结果表明,细化网格后生成的新单元与母单元属性保持一致,对于应力变化剧烈的区域,分析结果好于整体分析的结果。

基于过渡单元的有限元细化法在舱口角隅处的研究

针对集装箱船舱口角隅处的应力计算,提出一种针对舱口角隅处网格的自动有限元精细划分算法。在进行完整船有限元分析后,截取出局部舱口角隅模型进行网格细化,将粗网格计算结果作为细网格模型边界条件,再次进行有限元分析。结果表明细化网格分析能反映出应力梯度比较大的区域的应力变化情况,其分析结果好于整体分析结果。

超大型集装箱船上甲板舱口角隅疲劳强度评估

基于ABS规范,采用MD/Nastran有限元分析软件建立细化有限元模型,结合惯性释放技术,对万箱级集装箱船上甲板机舱前端及起居室后端椭圆形舱口角隅疲劳强度进行评估,并对起居室后端舱口角隅结构采取4种可行的优化措施以改善该处的疲劳强度。

基于HCSR与CSR规范的散货船舱口角隅疲劳计算方法

为比较CSR规范协调后舱口角隅在散货船疲劳评估中的变化和影响,分析HCSR和CSR规范中关于舱口角隅疲劳强度要求的异同,以某散货船为例,完成该实船基于HCSR和CSR规范的舱口角隅疲劳评估,认为HCSR规范的舱口角隅疲劳强度要求有所提高,提出舱口角隅设计建议。

不同工况对克令吊舱口角隅应力的影响

利用MSC Patran和MSC Nastran软件对3 750 TEU集装箱船舱口角隅进行结构强度有限元细化分析,主要研究了克令吊在5种危险工况作用下,舱口角隅的应力集中问题,为舱口角隅疲劳分析提供了计算依据。

散货船舱口角隅疲劳强度及优化研究

本文对某散货船舱口角隅的疲劳情况进行了分析,并根据CCS、ABS及NK的规范的相关规定及建议,对舱口角隅的形式进行了优化,并依据《船体结构疲劳强度指南》(2007)对本船舱口角隅进行疲劳计算,为散货船舱口角隅的设计和优化提供一定的指导。

散货船弹性舱口角隅设计

针对散货船舱口角隅自由边的应力峰值通常较高,疲劳寿命难以满足,舱口角隅处通常需要嵌入厚板才能满足规范要求的问题,引入弹性舱口角隅的设计概念,通过对原角隅处产生一个下凹圆弧形弹性接头来降低舱口角隅自由边的应力。通过分析下凹圆弧的位置、半径及下凹部分长度对舱口角隅自由边应力和疲劳寿命改善效果的影响,探讨弹性舱口角隅的一般设计原则。结果表明,下凹圆弧的位置对自由边应力影响不大;下凹圆弧半径越大、下凹部分长度越长,则自由边应力越小,疲劳寿命越长。与传统舱口角隅相比,弹性舱口角隅可大幅降低舱口角隅自由边的应力,提高其疲劳寿命,降低舱口角隅发生疲劳裂纹的风险。

基于谱分析和裂纹扩展方法的舱口角隅疲劳寿命预报方法

以某超大型集装箱船驾驶室前椭圆形角隅为例,采用谱分析结合裂纹扩展方法预报角隅疲劳寿命.首先通过水动力和结构响应分析得到全船响应,获得角隅在不同工况下的应力分布,并依此选定可能的起裂位置.然后将全船分析结果作为ANSYS中建立的带裂纹角隅模型二次分析的边界条件,求解应力强度因子并采用最大周向应力准则(MCSC)得到角隅在不同工况下的裂纹扩展路径,在大量计算的基础上回归出相应的角隅裂纹应力强度因子经验公式.最后依据ABS船级社推荐的谱分析法构建疲劳载荷谱,采用单一曲线模型和所获得角隅裂纹应力强度因子经验公式预报角隅疲劳寿命,为角隅疲劳寿命的校核提供参考.

椭圆形舱口角隅的疲劳强度研究

基于《钢质海船入级规范》以及《船体结构疲劳强度评估指南》对椭圆形舱口角隅的相关规定,应用自主开发的椭圆形舱口角隅网格自动划分系统,创建不同尺寸与板厚的椭圆形角隅细化模型,利用MSC.Patran有限元软件对该区域进行疲劳计算,分析其边缘热点应力,从而得出角隅尺寸、板厚对角隅疲劳强度热点应力的影响规律。

船舶舱口角隅疲劳强度及热点应力研究

舱口角隅部分的疲劳问题是疲劳分析的重要内容。本文建立了某船的全船有限元模型并分别采用嵌入式模型和外部模型对舱口角隅进行细化。比较不同的单元类型、热点应力选取方式对疲劳损伤的影响。同时采用直接计算的谱分析方法计算了舱口角隅的疲劳损伤。发现当选用最大主应力作为热点应力时实体单元计算结果较壳单元偏小。同一类型单元节点数目的不同对损伤结果影响不大。热点应力选取方式对疲劳损伤的计算影响较大,在对舱口角隅疲劳强度进行分析时建议选用最大主应力插值的方式计算热点应力。

多工况下基于子模型的矿砂船舱口角隅形状尺寸耦合优化分析

[目的]针对以往优化船舶舱口角隅时只对角隅肘板形状进行优化的不足,提出一种角隅形状尺寸耦合优化方法。[方法]首先,提出适于优化的子模型选取原则和方法,并据此构建优化模型,解决以往不能保证子模型用于优化时的精度问题。然后,采用新的工况筛选方法选择用于优化的危险工况,解决船舶多工况计算量大的问题。最后,使用模拟退火算法对舱口角隅进行耦合优化,得到最优的形状尺寸设计,同时通过灵敏度分析筛选对应力敏感的设计变量,并只对其优化,得到与优化所有变量相近的结果,基于此给出矿砂船角隅的必要优化结构。[结果]结果显示,所提出的舱口角隅形状尺寸耦合优化方法,能在同等质量限制条件下使角隅应力水平下降更多,且计算成本低。[结论]所得结论可为实际矿砂船和其他船舶的结构优化设计提供参考。

V型无压载水船舱口角隅疲劳寿命计算新方法

提出一种计算V型无压载水船这种特殊船型结构疲劳寿命的新方法,该方法不受船型、航区航线及分析部位的限制,具有通用性。通过结合综合海洋决策支持系统(Integrated marine decision support system)提供的海浪数据,采用Matlab编程,得到只属于所计算船的特定的散布图和营运特性表。然后,通过SESAM软件计算在该营运特性表下的载荷,采用ABAQUS建模计算热点应力。最后,计算结构的疲劳寿命。结果表明,经过舱口优化后,无压载水船舱口角隅的疲劳寿命要高于母型船。

内河集散船舱口角隅甲板应力分析

以一艘长江干线新型集散两用船为例,采用CCS的COMPASS-IWS软件校核其总纵强度,得到全船强力甲板的纵向应力分布趋势,再用有限元方法建立舱段模型,分析其舱口角隅处舱壁结构设置对甲板应力的影响。

集装箱船舱口角隅疲劳强度校核的简化方法

本文比较分析了 GL 和 ABS规范中给出的集装箱船舱口角隅疲劳强度校核方法 ,并对影响疲劳强度评定结果的主要因素 S- N曲线、长期应力范围Weibull分布形状参数 ,以及设计应用范围计算方法等作了讨论 。

集装箱船舱口角隅的应力集中及其结构形式

建立了集装箱船舱口角隅应力集中有限元分析的简易立体计算模型，讨论角隅的应力集中分布情况及其影响参数，设计了４种能有效降低舱口角隅应力集中的结构形式．从实用角度，对较优结构模型用相似准则函数理论推导出计算舱口角隅应力集中系数的经验公式，对同类角隅的应力集中预测与船舶检验和设计有一定的指导作用．